(57)【要約】【課題】ガス交換弁の衝突を確実に防止する、内燃機関の可変制御のガス交換弁を制御する装置および方法を提供する。【解決手段】操作要素制御装置（１５０）が、状態値（４０）及び制御規定値（２０）を考慮して、ガス交換弁（３１０、３２０）を弁操作要素（２１０、２２０）の制御によって作動する、内燃機関の可変制御のガス交換弁（３１０、３２０）の制御装置及び方法において、操作要素制御装置（１５０）の前にガス交換弁（３１０、３２０）が操作され、衝突保護装置（１００）が、制御規定値（２０）を用いた弁操作要素（２１０、２２０）の制御がガス交換弁（３１０、３２０）ともう一つのガス交換弁（３２０、３１０）との衝突をもたらすか否かを少なくともチェックし、衝突の可能性が検知された場合に、衝突保護装置（１００）が、可能な衝突を防止する少なくとも一つの措置を導入する。【選択図】図１
2006189042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作要素制御装置（１５０）が、状態値（４０）及び制御規定値（２０）を考慮して、ガス交換弁（３１０、３２０）を弁操作要素（２１０、２２０）の制御によって作動する、内燃機関の可変制御のガス交換弁（３１０、３２０）の制御装置において、
操作要素制御装置（１５０）の前にガス交換弁（３１０、３２０）が操作されること、
衝突保護装置（１００）が、制御規定値（２０）を用いた弁操作要素（２１０、２２０）の制御がガス交換弁（３１０、３２０）ともう一つのガス交換弁（３２０、３１０）との衝突をもたらすか否かを少なくともチェックすること、及び
衝突の可能性が検知された場合に、衝突保護装置（１００）が、可能な衝突を防止する少なくとも一つの措置を導入すること、
を特徴とする内燃機関の可変制御のガス交換弁の制御装置。
【請求項２】
衝突保護装置（１００）が、追加として、制御規定値（２０）を用いたガス交換弁の制御が内燃機関のピストン（５００）との衝突をもたらすか否かチェックすることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
衝突保護装置（１００）が、衝突の可能性を検知した場合には、衝突の危険の無い制御規定値（２５）を操作要素制御装置（１５０）に与えることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
衝突保護装置（１００）が、内燃機関の制御規定値（２０）と状態値（４０）とを考慮して、リフトオーバーシュート（ｈｕ）を求め、衝突の可能性が検知された場合にはこれを考慮することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
衝突保護装置（１００）が、内燃機関の制御規定値（２０）と状態値（４０）とを考慮して有効リフト（ｈｅｆｆ）を求め、衝突の可能性が検知された場合にはこれを考慮することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の制御装置。
【請求項６】
衝突保護装置（１００）が、内燃機関の制御規定値（２０）と状態値（４０）とを考慮して、二つのガス交換弁（３１０、３２０）の少なくとも一つの弁の開弁フランクの勾配（ｓｔＯ）と閉弁フランクの勾配（ｓｔＳ）とを求め、衝突の可能性が検知された場合にはこれを考慮することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
制御規定値（２０）と状態値（４０）とに応じて弁操作要素（２１０、２２０）が制御される、内燃機関の可変制御のガス交換弁（３１０、３２０）の制御方法において、
弁操作要素（２１０、２２０）の制御の前に、制御規定値（２０）がガス交換弁（２１０、２２０）ともう一つのガス交換弁（３１０、３２０）或いは内燃機関のピストン（５００）との衝突をもたらすか否かがチェックされること、
衝突の可能性が検知された場合には、ガス交換弁（３１０、３２０）の衝突を防止する少なくとも一つの措置が導入されること、
を特徴とする内燃機関の可変制御のガス交換弁の制御方法。
【請求項８】
機械によって読取り可能な媒体の上に格納されたプログラムコードを含み、プログラムがコンピュータ或いは制御装置で実行されたとき、請求項６に記載の制御方法を実施するためのコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変制御のガス交換弁を制御するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、ガス交換は、カムシャフトによって開弁されるバネ荷重を加えられた弁を通じて行われている。弁リフトの時間的変化、即ち開弁の開始と時間的長さ或いは弁タペットの位置は、カムシャフトの造形によって定められるけれども可変ではない。内燃機関の効率を改善するために、また排気ガス削減の観点からも、ガス交換弁の可変制御を求めるコンセプトがますます用いられるようになって来ている。例えば、カムシャフトの位相位置の変化によって、ガス交換弁の吸気時間及び排気時間を変化させることができる。ガス交換弁が、カムシャフトを介してではなく、直接制御されると、内燃機関のフレキシブルな運転が可能となる。
【０００３】
可変弁制御式のエンジンの場合には、ガス交換の制御のために、ガス交換弁は、従来のようなカムシャフトを介した制御の代わりに、電気油圧式或いは電磁式の操作要素を用いて開閉される。弁リフトと弁制御時間はそれによって可変的に選択可能となる。これ等の操作要素の制御は、エンジンの様々な運転パラメータに応じて、ソフトウェアによって制御される電子制御装置によって行われる。
【０００４】
その際、ガス交換弁の制御規定値、例えばリフト及び制御時間から、システム状態値、例えば供給電圧、燃焼室圧力、レール内の圧力変化、温度、オイル特性等々を考慮して、システム状態値に応じた操作要素制御信号が生成される。
【０００５】
可変弁制御の際には、従来からのカムシャフト制御とは異なり、カムシャフトとガス交換弁との間の機械的な強制結合が無いので、ガス交換弁が制御エラーの際には他のガス交換弁と衝突（いわゆる弁対弁衝突、ＶＶＫ）したり或いは内燃機関のピストンと衝突（いわゆる弁対ピストン衝突、ＶＫＫ）したりする危険がある。この様な衝突は、一般的にはコンポーネントの損傷を引き起こし、内燃機関の破壊までもたらすことがある。
【０００６】
そこで、例えばピストンがその上死点ＯＴをかすめる時点或いはクランクシャフト角度に達するまでの過度に大きな弁リフトは、ガス交換弁とピストンとの衝突をもたらすことがある。その様な衝突の危険のある制御規定値は、例えば既に制御規定値のプログラミングの際のタイプミスに起因していることがある。
【０００７】
ＤＥ １９８ ５７ １８３ Ａ１ から、例えば、可変弁制御の機能をチェックするための方法が知られているが、この方法は、可変弁制御を通じて燃焼室充填率を定めるというものである。エアマス測定に基づいてチェックされた燃焼室充填率が基準値からずれている場合には、弁制御のエラーと判定され、エラー信号が生成される。
【０００８】
弁制御のもっと小さなずれ及びエラーは、より簡単に検知され又場合によっては除去されることができる。しかしながら、ガス交換弁の衝突を確実に防止するためには、可変弁制御式の内燃機関を運転するために必要な別の措置が講じられるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ガス交換弁の衝突を確実に防止する、内燃機関の可変制御のガス交換弁を制御する装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、操作要素制御装置が、状態値及び制御規定値を考慮して、ガス交換弁を弁操作要素の制御によって作動する、内燃機関の可変制御のガス交換弁の制御装置において、操作要素制御装置の前にガス交換弁が操作され、衝突保護装置が、制御規定値を用いた弁操作要素の制御がガス交換弁ともう一つのガス交換弁との衝突をもたらすか否かをチェックし、衝突の可能性が検知された場合に、衝突保護装置が、可能な衝突を防止する少なくとも一つの措置を導入する。
【００１１】
また、本発明によれば、制御規定値と状態値とに応じて弁操作要素が制御される、内燃機関の可変制御のガス交換弁の制御方法において、弁操作要素の制御の前に、制御規定値がガス交換弁ともう一つのガス交換弁或いは内燃機関のピストンとの衝突をもたらすか否かがチェックされ、衝突の可能性が検知された場合には、ガス交換弁の衝突を防止する一つの措置が導入される。
【発明の効果】
【００１２】
操作要素の制御が内燃機関の状態値とガス交換弁の制御規定値とを考慮して、弁操作要素の制御によって行われる、内燃機関の可変ガス交換弁の制御のための本発明に基づく装置は、操作要素制御装置がガス交換弁を動かす前に、衝突防止装置が、制御規定値による弁操作装置の制御がガス交換弁と他のガス交換弁との衝突をもたらすか否かを少なくともチェックするという利点を持っている。制御規定値が何らの衝突ももたらさない場合には、操作のための制御規定値はガス交換弁を解放する。しかしながら衝突の可能性が検知された場合には、衝突防止装置が、衝突の可能性を阻止する少なくとも一つの措置を導入する。
【００１３】
この手法によって、例えば前置された制御装置のエラー機能或いは特性マップの中の誤った情報に基づいて制御規定値が後続の操作要素制御装置に対して伝えられてしまい、その結果ガス交換弁が衝突の危険のある位置へもたらされてしまうということが防止される。
【００１４】
本発明はさらに、有利な拡張及び改良が可能となる。
更に、衝突防止装置が追加として、弁対ピストンの衝突を防止するために、制御規定値を用いたガス交換弁の制御が内燃機関のピストンとの衝突をもたらすか否かをチェックすると有利である。
【００１５】
衝突防止装置が衝突の可能性を検知した時に、衝突の危険性のある制御規定値を操作要素制御装置に対して引渡すと、特に有利となる。これによって、非常スイッチオフとは異なり、内燃機関を更に運転続行させることが可能となる。その他の衝突の危険のある制御としては、エマージェンシー作動或いは他の運転様態への切換え等のような措置がある。
【００１６】
本発明によれば、衝突防止装置は制御規定値及び内燃機関の状態値を考慮しながら、リフトのオーバーシュートを求め、衝突の危険が検知されるとそれを考慮することが工夫されている。これによって、ガス交換弁の動的な運動の故に、リフト運動が設計基準値を越えて行過ぎてしまう、即ちオーバーシュートしてしまうことによって生じる衝突を避けることが、有利なやり方で可能となる。
【００１７】
更に、衝突防止装置が制御規定値及び内燃機関の状態値を考慮しながら有効リフトを求め、衝突の危険が検知されるとそれを考慮することが工夫されている。この手法は、一般的には回転数の増加と共にガス交換弁の閉弁フランクが開弁フランクに接近するので、ガス交換弁がその開弁運動を終える前に既に一定の時点から閉弁運動が導入されるという現象を有利な手法で考慮している。この現象に関連して、ガス交換弁の実際のリフトは減少する。
【００１８】
更に、衝突防止装置が制御規定値及び内燃機関の状態値を考慮しながら両方のガス交換弁の少なくとも一つの弁の開弁フランクの勾配と閉弁フランクの勾配とを求め、衝突の危険が検知されるとそれを考慮することが有利である。
【００１９】
その上更に、衝突防止装置の本発明に基づくメルクマールを持つ方法を用意することが有利である。
更にこの衝突防止装置は、有利な手法によれば、操作要素制御装置の上でも試験台の計算機の上でも或いは開発環境の中でも実行されるプログラムコードを持つコンピュータプログラム製品としても実現されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のその他のメルクマール、適用可能性、及び利点は、図示されている本発明の実施例についての以下の説明から明らかとなる。
本発明は、保護されていない、衝突の危険のある操作要素の制御レベルを、上位に置かれたレベルの衝突の危険のある基準値、例えば充填サイクルの制御或いは外部からの操作エラー或いは調整装置エラーから保護するという考え方に基づいている。本発明によれば、保護されていない操作要素の制御レベルを、一保護レベルだけ拡張し且つ衝突防止装置或いはその様に名付けられたアプリケーション保護を実現することが提案される。
【００２１】
衝突防止装置は、衝突の危険のある制御規定値をタイミング良く検知し、保護措置として、ガス交換弁の衝突の危険のある制御を阻止するか、或いは、操作制御装置に衝突の危険の無い、例えばフィルタリングされた或いは制限された規定値を送り込む。
【００２２】
更に、衝突防止装置を別のレベルの保護方法と結び付けることも可能である。
衝突防止装置は、操作装置機能の検出のためのセンサが故障したときには、とりわけ有用となる。
【００２３】
図１には、例として衝突防止装置を備えていない操作要素制御装置１５０を有する内燃機関のシリンダ６００の断面が示されている。操作要素制御装置１５０は、制御規定値２０及び状態値４０に応じて、第一及び第二の弁操作要素２１０、２２０を制御し、これ等の弁操作要素を介して、更に第一及び第二のガス交換弁３１０、３２０が作動される。その際、ガス交換弁３１０、３２０は、シリンダ６００の燃焼室４００へ斜めに突き出している。シリンダ６００にはピストン５００が運動することができるように配置されており、燃焼室４００は、特にピストン５００と第一及び第二のガス交換弁３１０、３２０とによって仕切られている。
【００２４】
図２は、操作要素制御装置１５０の手前に接続されている、本発明に基づく衝突防止装置１００を示している。電気油圧式の弁操作システムの状態値４０、例えば油圧、油温、或いは内燃機関の状態値、例えばエンジン回転数等が、衝突防止装置１００及び操作要素制御装置１５０によって入力値として考慮される。衝突防止装置１００のその他の入力値としては、制御規定値２０、例えばリフト、制御時間等が用いられる。次いで、制御規定値２０は衝突防止装置１００によるチェックの後、更に操作要素制御装置１５０へ送られ、次いで操作要素制御装置１５０が制御規定値に基づいて、又場合によってはその他の入力値を考慮して、ガス交換弁を作動する。制御規定値２０が衝突の危険無しと分かった場合には、規定値は変化されること無く更に操作要素制御装置１５０へ送られる。しかしながら、衝突防止装置１００が衝突の危険を確認した場合には、制御規定値２０が、好ましくは衝突の危険の無い制御規定値２５と置き換えられる。更に、検知された衝突の危険を、警報線５０を介して操作要素制御装置１５０或いは場合によってはその他のコンポーネント、制御装置等に対して伝達することもできる。
【００２５】
その他の可能なエラー反応として、警報線５０を通じて操作要素制御装置、噴射及び／又は点火を停止させることも企図することができる。
衝突の危険のある制御規定値を置き換える代わりに、その制御規定値を、衝突の危険の無い制御規定値が到達されるように適応させる工夫をすることもできる。
【００２６】
実際の、複雑なガス交換弁リフトの動き（開弁、オーバーシュート、停止、閉弁或いは制動）は、衝突防止装置１００では、衝突の計算のために、より簡単な、リアルタイムで計算可能な包絡線、例えば台形の包絡線によってモデル化される。ガス交換弁のモデル曲線のパラメータは、規定値によって、並びに適当に選ばれ且つ特性マップの形で格納された操作装置メルクマールによって定められる。操作装置メルクマールとしては、例えばリフトのオーバーシュート成分並びにガス交換弁の開閉の際の速度が考えられる。
【００２７】
その結果として得られる、ピストン運動の弁運動軸方向の衝突の危険のある運動成分は、幾何学的特性、例えば弁傾斜角度、シリンダヘッドガスケット、ピストン下部、ピストンスカート輪郭を考慮して、対応するピストンリフトモデル曲線によって示される。
【００２８】
図３は、本発明に基づく衝突防止装置１００の可能な構造を略示している。既に図２に関連して説明されたように、入力値として制御規定値２０と状態値４０が把捉され、出力値として状態値４０、衝突の危険無しの制御規定値２５或いはチェック済みの制御規定値２０、並びに場合によっては警告線５０を介した警告メッセージが出力される。衝突防止装置１００は、オーバーシュートリフト・モジュールＨｕｂ＿uｂ、フランク勾配モジュールＳ＿ｆｌａｎｋ、有効リフト・モジュールＨｕｂ＿ｅｆｆ、並びに弁対ピストン衝突検出モジュールＶＫＫ、及び弁体弁衝突検出モジュールＶＶＫ、の５つのモジュールを含んでいる。そこで、制御規定値２０及び状態値４０の入力値に基づいて個々のモジュールの中でガス交換弁の操作装置メルクマールが求められる。
【００２９】
オーバーシュートリフト・モジュールＨｕｂ＿uｂでは、リフトが動的な操作過程に基づいて制御されるべきリフトを越えてどれほど遠くまでオーバーシュートするかが求められ、又どれだけの最大リフト、いわゆるオーバーシュートリフトｈｕが到達されるか求められる。このオーバーシュートリフトｈｕは、入力値又場合によってはその他の値に基づいてリフトダイナミクス特性マップｄｈｕから求められる。
【００３０】
上述の入力値と共に、これ等のデータから次の有効リフト・モジュールＨｕｂ＿ｅｆｆで弁リフト特性マップｈｂを考慮して、有効リフトｈＥｆｆが定められる。有効リフト・モジュールは、その際回転数の上昇に伴ってガス交換弁の開弁時間と閉弁時間が一般的に接近するということを考慮する。一定の回転数から、ガス交換弁が定められているリフトに到達する前に、ガス交換弁の閉弁過程が開始されるということが起こるようになる。
【００３１】
フランク勾配モジュールＳ＿ｆｌａｎｋは、ガス交換弁の開弁特性マップｖＯ或いはガス交換弁の閉弁特性マップｖＳに基づいて入力値を考慮して、開弁フランクの勾配ｓｔＯ或いは閉弁フランクの勾配ｓｔＳを求め、これ等の値を更なる処理のために他のモジュールに提供する。
【００３２】
弁対ピストン衝突検出モジュールＶＫＫと弁体弁衝突検出モジュールＶＶＫは、他のモジュールの、求められたデータに基づいて動的（ｄｙｎ）及び静的（ｓｔａｔ）モデルを考慮して、可能な弁対ピストン衝突或いは弁対弁衝突を計算する。
【００３３】
図４には、例として、有効リフト・モジュールＨｕｂ＿ｅｆｆによって考慮される様々な有効リフトｈｅｆｆ１，２が示されている。このリフト・クランクシャフト角度ダイヤグラムには、およそ３０６゜のクランクシャフト角度から始まるガス交換弁の開弁フランクが描かれている。ガス交換弁の閉弁運動が導入されないとすれば、ガス交換弁は、およそ３１８゜で前もって定められた弁リフト（グラフでは、オーバーシュート・リフトｈｕとして示されている）に到達するであろう。しかしながら、ここに示されている例では、前もって定められているリフト（ここではｈｕ）に到達する前に、およそ３０８゜でガス交換弁の閉弁過程が導入されるので、ガス交換弁は前もって与えられているリフト（ｈｕ）に到達せず、開弁運動の前に直接閉弁運動に移行する。
【００３４】
更に上記のダイヤグラムには閉弁フランクのその後の動きが制動ポイントＰＢｒＢ（制動角度ｗＢｒＢと制動リフトｈＢｒＢとの交点にある）から弁制動の導入に基づいて緩やかになることが示されている。次いで、およそ３５５゜のクランクシャフト角度でガス交換弁は閉じられる。
【００３５】
ガス交換弁の実際の閉弁運動が導入されるポイントは、モデルによって開弁フランクと閉弁フランクとの交点から有効リフト逆転ポイントＰｅｆｆ（有効クランクシャフト角度ｗｅｆｆと有効リフトｈｅｆｆとによって示されている）として確定される。
【００３６】
今や様々な回転数に対してガス交換弁の閉弁過程の導入される様々な時点を考えることができるようになり、これによって、更に様々な有効弁リフトｈｅｆｆが定められる。図４には、例として可能な３つの有効リフトがｈｅｆｆ１、ｈｅｆｆ２、ｈＢｒＢとして示されているが、ｈＢｒＢの大きさの有効リフトでは、閉弁運動の開始が既に弁制動によって影響を受けている。
【００３７】
図５には、モデルとして、クランクシャフト角度に対する排気弁と吸気弁のリフトの動きｈ＿ＡＶ及びｈ＿ＥＶ並びにピストンの動きｈ＿ｋが描かれている。排気弁は、最初は開弁されているものとして表されており、次いで一定の閉弁フランク勾配で閉じられて行く。図示されている例では、排気弁の閉弁の僅かに手前で弁制動が働いて閉弁過程が制動され、これによって閉弁フランクの勾配が緩やかとなる。排気弁閉弁角度ｋｗｓ＿ＡＶでガス交換弁が閉じられる。実線で描かれている排気弁リフト曲線ｈ＿ＡＶは、ピストンストローク曲線ｈ＿Ｋと接触もし無ければ交わりもせず、従ってピストンとの排気弁の衝突は起こらないと考えられる。しかしながら、ガス交換弁の閉弁の終わりｋｗｓ＿ＡＶが遅れ方向に、従ってピストンストローク曲線ｈ＿Ｋの方向にずらされると、排気弁リフト曲線ｈ＿ＡＶの閉弁フランクは、衝突の危険のある排気弁閉弁角度ｋｗｓ＿ＡＶ＿ｖｋｋの時に衝突ポイントＫ１でピストンストローク曲線ｈ＿ｋと接触する。対応する衝突の危険のある閉弁フランクが図５に破線で示されている。衝突の危険のある排気弁閉弁角度ｋｗｓ＿ＡＶ＿ｖｋｋよりも大きいか或いはこれと等しい全ての排気弁閉弁角度の場合、排気弁とピストン５００との衝突が予想される。
【００３８】
この考え方は、吸気弁に対しても同様に当てはまる。図示されている例では、ピストンの上死点の後の吸気弁開弁角度ｋｗｏ＿ＥＶの時点で、吸気弁の開弁が実線によって示されている。図示されている給気弁リフト曲線ｈ＿ＥＶはピストンストローク曲線ｈ＿Ｋと交わっていないから、弁対ピストンの衝突は起こらないと考えられる。しかしながら、吸気弁開弁角度ｋｗｏ＿ＥＶが早期方向に移動すると、弁衝突の危険が高まる。考察を簡単にするために開弁フランクの勾配だけを考えることにすると、対応する接線（ここでは、破線で表されている）は、衝突ポイントＫ２でピストンストローク曲線ｈ＿Ｋと接触する。しかしながら、吸気弁のリフトは図示されている例の場合には、この衝突可能ポイントＫ２の下側にあるから、衝突ポイントＫ２は実際には発生しない。フランク勾配とリフトとを考慮して、衝突の危険のある吸気弁開弁角度ｋｗｏ＿ＥＶ＿ｖｋｋを更に早期クランクシャフト角度方向に移動させて行くと、衝突ポイントＫ３でピストンストローク曲線ｈ＿Ｋと交わる。同じリフトと同じフランク勾配を持つ全ての弁リフトについて、衝突の危険のある吸気弁開弁角度ｋｗｏ＿ＥＶ＿ｖｋｋよりも小さいか或いはこれと等しい吸気弁開弁角度ｋｗｏ＿ＥＶの場合に、吸気弁とピストンとの衝突が予想される。鎖線で示されている弁／ピストンクリアランスよりも小さなガス交換弁リフトは、ピストン５００に到達せず、従って衝突の危険は無い。
【００３９】
更に、衝突検知モジュールでは、好ましくは、衝突をいわゆるジオメトリー解析に基づいて検知することが考えられている。吸排気弁は、シリンダヘッド（ＺＫ）の中で大抵の場合、定められたリフトから接触することができるように組み立てられて（傾斜されて）いる。
【００４０】
弁対弁の衝突（ＶＶＫ）は、内側のバルブヘッドの縁部同士の間で起こり得る。更に、弁が既に繰出されている弁に対して、例えばそのステムやバルブヘッドの内側の縁部に衝突するということが起こり得る。
【００４１】
これを避けるために、“留保帰路（リザーブド・バックウェイ）”と云う設計が用いられる。繰出された弁は弁座への戻りの際に妨げられてはならない。この設計によれば、ＸＹ平面内で、弁リフトによって、静止位置と繰出された弁との間に張られた面が空けておかれる。即ちこの面は、リフトがより小さい、もう一方の弁のバルブヘッドの面によって触れられてはならない。それによって、衝突の検討はバルブヘッドの縁部直線同士の交点に限定される。
【００４２】
図６に示されているように、弁の内側の縁部直線（破線で示されている）同士は、交点ＳＶＲＧで接触している。対応する弁リフトは、リフト限界ｈｆＡＶＶ、ｈｆＥＶＶとして弁対弁クリアランスとして定義される。
【００４３】
この場合衝突は、両方の弁が交点に少なくとも接触するまで繰出され（リフト限界オーバー）、それによって以下の静的衝突基準を満たした時に発生する。
【００４４】
【数１】
2006189042.tif 000003
【００４５】
図７は、弁対弁の衝突の状況を略示している。二本の破線は、衝突の危険のある弁対弁クリアランスｈｆＡＶＶ及びｈｆＥＶＶを示している。ガス交換弁の衝突の危険の可能性について基準となるのは、弁オーバーラップの際に、二つの弁リフト曲線ｈ＿ＡＶ、ｈ＿ＥＶの交点が衝突の危険のある弁対弁クリアランスｈｆＡＶＶ及びｈｆＥＶＶの上方或いは下方にあるか否かということである。図示されている例の場合には、排気弁の弁リフトｈ＿ＡＶが確かに吸気弁のリフト曲線ｈ＿ＥＶとの交点のクリアランスｈｆＡＶＶを越えて上昇しているが、それでも衝突の危険のあるクリアランスｈｆＥＶＶの下側にあるので、弁対弁の衝突の危険は生じない。
【００４６】
動的弁対弁の衝突のチェックのための前提条件は、静的基準（リフト限界オーバー）が満たされているということである。ＶＶＫは更に、二つのリフト曲線のリフト限界をオーバーした部分が時間的にオーバーラップしている時（動的衝突基準）にのみ生じる。このオーバーラップは、リフト限界オーバー角度（ｗＧｒ）を利用してチェックされる。開弁フランクの最も遅い限界角度（ｗＯＧｒ）と閉弁フランクの最も早い限界角度（ｗＳＧｒ）とが互いに比較される。ＶＫＫは、両方の弁リフトがそれぞれの弁対弁クリアランス値ｈｆＥＶＶ、ｈｆＡＶＶを少なくともオーバーした時（静的ＶＶＫ基礎条件）にのみ可能である。ＶＶＫは更に、二つの弁リフトモデル曲線が同時にオーバーラップし、その際それぞれのクリアランス値ｈｆＥＶＶ、ｈｆＡＶＶが少なくともオーバーされた時にのみ生じる。
【００４７】
図８では、ハッチされた領域内でそれぞれのＶＫＫクリアランス限界が二つの弁によって同時にオーバーされている。限界角度は、例えば次の関係式によって確定される。
【００４８】
【数２】
2006189042.tif 000004
【００４９】
弁対弁＝衝突は、閉弁フランクの最も早い限界角度が開弁フランクの最も遅い角度よりも大きい時、即ち以下のときに起こると予想される。
【００５０】
【数３】
2006189042.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】衝突の検知無しのガス交換弁の代表的な制御を示す。
【図２】衝突検知付きのガス交換弁の本発明に基づく制御の概略ブロック図である。
【図３】衝突検知装置の概略ブロック図である。
【図４】有効リフトの本発明に基づく確定を示す。
【図５】弁対ピストンの衝突のモデル図である。
【図６】弁対弁の衝突無しの弁オーバーラップを示す。
【図７】弁対弁の衝突有りの弁オーバーラップ（除去されることができ、図８によって表される）を示す。
【図８】弁対弁の衝突有りの弁オーバーラップを示す。
【符号の説明】
【００５２】
２０…制御規定値
２５…衝突の危険の無い制御規定値
４０…状態値
５０…警報線
１００…衝突防止装置
１５０…操作要素制御装置
２１０、２２０…弁操作要素
３１０、３２０…ガス交換弁
４００…燃焼室
５００…ピストン
６００…シリンダ
Ｈｕｂ＿uｂ…オーバーシュートリフト・モジュール
ｈｕ…オーバーシュートリフト
ｄｈｕ…リフトダイナミクス特性マップ
Ｓ＿ｆｌａｎｋ…フランク勾配モジュール
ｖＯ…ガス交換弁の開弁特性マップ
ｖＳ…ガス交換弁の閉弁特性マップ
ｓｔＯ…開弁フランク勾配
ｓｔＳ…閉弁フランク勾配
Ｈｕｂ＿ｅｆｆ…有効リフトモジュール
ＶＫＫ…弁対ピストン衝突検出モジュール
ＶＫＫ…弁体弁衝突検出モジュール
ｄｙｎ…動的モデル
ｓｔａｔ…静的モデル
ｈｅｆｆ１，２…有効リフト
ｈＢｒＢ…制動リフト
Ｐｅｆｆ…有効リフト逆転ポイント
ｗｅｆｆ…有効クランクシャフト角度
ｈｅｆｆ…有効リフト
ＰＢｒＢ…制動ポイント
ｗＢｒＢ…制動角度
ｈＢｒＢ…制動リフト
Ｈｕｂ…弁リフト
ＫＷ…クランクシャフト角度
ｈ＿ＡＶ、ｈ＿ＥＶ…それぞれクランクシャフト角度に対する排気弁リフトと給気弁リフトの動き
ｈ＿ｋ…クランクシャフト角度に対するピストンの動き
ｋｗｓ＿ＡＶ…排気弁の閉弁の終わり
ｋｗｏ＿ＥＶ…吸気弁の開弁の始まり
ｋｗｓ＿ＡＶ＿ｖｋｋ…衝突の危険のある排気弁閉弁角度
ｋｗｏ＿ＥＶ＿ｖｋｋ…衝突の危険のある吸気弁開弁角度
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３…ガス交換弁とピストンとの衝突ポイント
ｈ＿ｖｋｋ…弁ピストンクリアランス
ＳＶＲＧ…バルブヘッドの縁部直線同士の交点
ｈｆＡＶＶ…排気弁のリフト限界
ｈｆＥＶＶ…吸気弁のリフト限界
【図１】
2006189042.tif 000006
【図２】
2006189042.tif 000007
【図３】
2006189042.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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